大型循环流化床锅炉存在的问题及对策综述

1、E 大型循环流化床锅炉存在的问题及对策目前，我国已有几十台燃用 135 等级循环流化床锅炉的运行 投入商业运行，总体上看，它们都能带 B MCR 负荷运行，锅炉 的热力参数均达到设计值， 但相当一部分锅炉存在减温水量偏大， 排烟温度偏高的现象。运行中出现的问题有很多类似之处，本文 综合多台锅炉的运行经验，试图分析问题产生的原因并提出改进 的措施。1 循环流化床锅炉运行中主要存在下面几个方面的问题：（ 1） 堵煤给煤斗出口不下煤；给煤口上方旋转给料器堵转；（2）风水联合冷渣器排烟困难底渣在 3 个室内皆无法流化；一室压死，甚至一室出口堵塞，即使能排，渣温也很高； 灰渣无法翻越二、三室之间的隔墙，

2、造成二室充满，而三 室灰渣少，以至溢流口无渣可排。（3）喷水量偏大及排烟温度偏高燃用纸反应能力煤出现的后燃烧现象，使尾部烟道入口烟温上升3050 C；尾部烟道中的过热器、再热器无法吹灰造成排烟温度高。（4）飞灰含碳量偏高，特别是燃用难燃煤种更是如此。（5）受热面磨损问题。2 原因分析及对策2.1 据资料报道 , 由于磨损造成停炉已占到 CFB 锅炉非计划 性停炉的 62%,严重影响锅炉长期安全运行。影响磨损量的主要因 素有：烟气流速、飞灰浓度、飞灰的磨损特性、材料的耐磨性系 数等因素有关。CFB 锅炉的磨损部位与锅炉的结构、运行参数、材料特性等 因素有关，主要有受热面管子和耐火材料。易磨损的金

3、属部位为 耐火材料与水冷壁交界处、不规则的管壁区域、水冷壁四角区域、 过热器前几排管子、省煤器前几排管子、金属膨胀节、布风装置 等。2.1.1 卫燃带与水冷壁过渡区的磨损 磨损的原因有：一是卫燃带区由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上流动的固体物料运动方向相反,因而在局部产生涡流；另一方面是沿壁面下流的固体物料在交界处产生流动方向的改变产 生反弹力，因而对水冷壁产生冲刷。其中后者与现场检查的结果 吻合较好。目前该位置常用的防冲刷磨损的方法有结构防磨和材料防磨 两种。结构防磨主要有让管设计、防磨梁和防磨板设计等措施。让 管设计可去除该部位的涡流磨损和反弹力磨损。防磨梁、防磨板 设计和焊磨涂层等方法

4、，其中耐磨涂层的制备方法有电弧喷涂、 氧乙炔火焰粉末喷熔、堆焊、热扩散渗层等措施。综合比较耐磨效果、质量控制的难易程度、现场施工效率、 成本等，电弧喷涂是水冷壁较可行的措施。2.2.2 水冷壁四周磨损由于水冷壁四周物料浓度大 ,向火面焊缝容易不平整而导致磨 损速率高。所以水冷壁防磨措施中让管设计、清除凸出障碍物和 电弧喷涂是可行的方法。2.2.3 对流受热面CFB 锅炉的对流受热面磨损是一个比较严重的问题，磨损发 生的主要部位在过热器的第一、第二排管子，省煤器两端和空气 预热器出口处。这部分管排常因结构、安装或受热变形等原因形 成烟气走廊，物料速度较高，导致磨损加快。该部位防磨除了在尾部烟道设

5、计时应存分考虑选择合适风 速、合理结构外。在结构方面可在烟气转弯处加导流板，用于改 变烟气流动方向，减轻由于烟速和浓度不均所带来的磨损。材料 防磨方法有采用 ? 管、防磨瓦和防磨板、堆焊等。2.2 流化床冷渣器运行的问题引进技术生产的135MW/300MVW勺CFB锅炉全部配置风水冷联 合冷渣器，其主要优点是容量大，冷却效果好，在国外是广泛使 用的定性产品，但在国内众多 CFB锅炉上配套使用时，却困难重 重，主要是锅炉排出的底渣粒径大、热渣进入冷渣器困难；有大 颗粒进入冷渣器之后在里面流化不好，只好被迫加大流化风，受 热面就容易受到磨损；第一风室必须定期放渣，稳定运行不可靠； 煤种一变立刻就要

6、关心冷渣器。如果从煤中杂质及入炉煤粒度无法控制的话，那么只能放弃 流化床冷渣器，转而改用对底渣粒度不敏感的滚筒式冷渣器、螺 旋式冷渣器、或强力钢带式冷渣器，前两者为国产、廉价，后者 进口、价格昂贵，但使用效果良好，能够满足运行要求。2.3 飞灰含碳量高的问题CFB 锅炉采用低温燃烧技术，当燃用贫煤、无烟煤等难燃煤 种时，飞灰含碳量高，这是性能考核试验的锅炉热效率难以达到 保证值的主要因素。煤的燃尽程度受两方面因素的影响：锅炉结构因素：炉膛高度、分离器分离效率，飞灰再循环 系统；锅炉运行参数：媒质（Vdar、Aar、粒度级配）、炉膛温度、 风煤混合均匀性、炉内停留时间等。对于同一种炉型的 CFB

7、 锅炉，结构参数差异不大，运行参数 中炉温、二次风供给方式等也不大，这种情况下，媒质就成了影 响燃尽程度的主要因素。根据实际运行经验得出： CFB 锅炉燃用 不同煤种得出的可燃基挥发分 Vdar 与飞灰含碳量 Cfa 之间有着非 常强的对应关系， 即随着 Vdar 减少， Cfa 相应增加。 那么减少 Cfa的措施主要有：2.3.1 提高炉膛温度CFB锅炉的飞灰中，粒径在 4050呵的灰粒度含碳量最高， 大于70卩山的灰粒度含碳量则比较低，前着多为分离器分离不下来 而一次通过分离器的灰粒， 在确保SQ及NOx排放指标合理的前提 下，适当提高床温是降低难燃煤种飞灰含碳量的有效措施。2.3.2 解

8、决 CFB 锅炉炉膛中心缺氧问题在保证过量空气系数为设计值的前提下，减少一次风量，适 当增加二次风量，既可提高下床温，又能增加二次风的穿透能力， 有利于解决中心缺氧问题；降低下床压，减少床存量，也能增加 二次风的均匀混合效果，但是二次风的引入标高及风口直径已被 结构所固定，它是否满足不同标高处的燃烧份额的需要，二次风 的动量是否足够等还需通过设备改造和运行调整来解决。2.3.3 发挥 CFB 锅炉的特点，提高煤粒在炉内的停留时间CFB 锅炉的床料内循环及外循环方式增加了灰粒（煤粒）在 炉内停留时间，有利于煤粒燃尽，参与内循环的床料直径约为0.31 mm,而参与外循环的床料直径约为0.090.3

9、mm,它们均能在炉内停留足够时间而燃尽。上述范围以外的粗粒子，只能在密 相区翻腾，时间过长（1030min）,它会石墨化，反应活性下降 而“失活”，而小于 0.09mm 的细粒子大部分以飞灰形式一次经过 分离器而离开锅炉，由于停留时间短，飞灰含碳量也会高。因此， 必须根据该煤种的成灰特性，调整入炉煤的粒度级配，尽量减少 粒径偏大或偏小的床粒，其中，控制入炉煤中小于 0.2mm 粒子的 份额对降低飞灰含碳量尤为重要。2.4 喷水量偏大及排烟温度高的问题2.4.1 后燃现象应该是问题的重要原因 ,所谓“后燃 ”是指细粒 子在分离器内继续燃烧 ,表现为分离器出口烟温高于其入口烟温,这个烟温差与煤质有

10、关，如k电厂的 t可达3050 C，负荷越高,越 接近上限;而燃用褐煤的x电厂， t=0 C。“后燃”使尾部烟道入 口烟温升高 , 增大了对流受热面的吸热量 , 也提高了排烟温度；为 了不使喷水量过大 , 这些受热面尽量不吹灰 （只吹省煤器、 空预器 ）, 这也使排烟温度无法降下来。242 我们认为在合理布置 CFB受热面的基础上，通过运行 调整使炉膛中气固两相流的“运行流态”是确保热力参数达到设 计值的重要手段。 但是直接测量炉膛内的飞灰携带率 （ 或飞灰浓度 分布 ） 是很困难的。目前 , 我们采用置于炉膛下部耐磨耐火层区域 的上 , 中 , 下三层床压测点的测量值间接反映上述指标。但上层

11、床 压测点距布风板仅 5 米, 尚不能很准确地代表炉膛中、 上部的灰浓 度，根据国外经验建议采用炉顶至布风板下面的差压测点的测量 值厶p总代表炉膛内床料质量与布风板风帽压降的总和，对于锅炉 某一特定负荷， p总为一定值，可通过排放底渣进行调整；同时 采用炉顶测点与炉膛中部测点之间的差压值厶p上代表炉膛至分离器入口的灰浓度， p 上没有直接控制手段， 但它受床存量、 风量、 炉温和床料粒径级配等因素的影响，可通过这些因素间接改变 p 上。在锅炉运行中，运行人员应该根据负荷大小，改变上述因素使 p上达到一个预先给定值。可以认为， p上代表了在某一给定烟 气流量下的循环质量流量，它会影响炉膛的换热、

12、炉膛上、下部 的温差以及后燃现象等等。 锅炉设计工况是考虑加石灰石脱硫的， 而实际运行时用户往往不投石灰石，这会对床料粒径级配产生相 应的影响，由此产生的热力参数偏差也必须加以弥补。总之，为了提高炉膛中、上部飞灰浓度，可以采用以下手段： 调整入炉煤粒度级配，增加参与外循环的床料分额； 坚持投入粒度合适的石灰石； 必要时, 也可在运行时补充粒度合适的床料 （如细沙 ）； 通过排放粒度粗的底渣 , 也能改变床料粒度构成。 上述措施的结果就是提高床料的循环倍率 , 进而使炉膛传热系数达到设计值 , 最终解决锅炉传热失调问题。2.5 堵煤问题 原煤经破碎后送入煤斗，当入炉煤细粒子多，且其表面水分 大于

13、一定值，则煤斗内煤粘壁压实、搭桥、出煤口不下煤，旋转 给料器轮斗粘煤、堵煤。 CFB锅炉以运行一旦断煤，虽不会灭火， 但对负荷及热力参数扰动极大，往往引发其他事故，夏季多雨没 有干煤棚，此类问题更严重。细粒子多不是堵煤的唯一原因，但 是重要因素之一，在改进措施中，除了改变煤斗型线、下煤口结 构以及煤斗内衬材料等措施外， 应在两极破碎机之间加装转筛机， 使已合格的煤粒直接入煤斗，不要在破碎机中进一步破碎，最主 要的还是在采购时控制原煤的细粒子份额。3 结论3.1 CFB 锅炉受热面管道的磨损影响因素很多，所以防磨措 施的制定需根据锅炉的磨损机理和原因，综合比较防磨效果、施 工难易程度、效率、成本等因素后才能确定。防磨措施一般包括 结构防磨、材料防磨和运行防磨。3.2 由于煤质问题， 不能得到风水联合冷渣器流化所需的合 理的底渣粒径级配是该型装置不能正常运行的根本原因。若煤质 不能改变，则必须改用对灰渣粒度不敏感的冷渣器型式，如改用 滚筒式已是大势所趋。3.3 CFB 锅炉具有清洁燃烧、稳燃性能好及煤种适应性强等 优点，但它并非燃烧效率高，因为其炉温低，在使用难燃煤种时， 不要对它的燃烧效率期望过